zigbee组网原理_zigbee组网流程图_zigbee参数

目前，针对一定区域内信息和设备进行监测和控制多采用有线方式通信，网络在布线和维护过程中由于线路腐蚀和损坏造成网络中断，给正常生产工作带来影响，同时也增加了人力资源成本比重。基于此，从节省成本和网络稳定性考虑，给出一种基于ZigBee技术的多节点设备无线自组网设计方案。

基于IEEE 802．15．4协议的ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术，具有功耗低、成本低、网络容量大、可靠性和安全性高等特点。采用ZigBee无线模块的传感器节点只需要很少的能量，就可以在多个传感器之间相互协调，以接力棒的方式利用无线传输将数据信息从一个传感器传到另一个传感器。ZigBee数传技术目前被广泛应用到无线工业、精准农业、家庭和楼宇自动化、消费家电以及医疗服务等领域，是国家“十二五”规划中信息技术重点扶持方向。本文主要内容包括网络节点硬件设计、ZigBee数传网络结构实现和无线Mesh网络测试。系统利用终端节点采集数据，通过多跳路由汇聚到协调器节点实现多节点设备无线自组网。

1 系统网络结构

系统网络拓扑结构如图l所示，采用基于树状Mesh拓扑结构⋯，网络由协调器节点(Coordinator)、路由节点(Router)和终端节点(End Device)3种类型的功能模块构成。

图l 基于树状无线Mesh拓扑网络

2 无线自组网络节点硬件设计

无线自组网络节点能耗决定整个网络的生命周期，从硬件结构看，节点能耗主要在微处理器模块，选择高性能低功耗微处理器可以降低节点能耗，延长网络生命周期。基于此，采用TI公司的CC2530作为主控芯片，用于ZigBee无线模块的片上系统，内部集成射频、增强型8051内核、8 KB RAM，封装小、功耗低。

2．1终端节点和路由节点

终端节点主要负责ZigBee数据采集，通过射频电路传送信息到协调器节点。路由节点允许子设备加入网络，多跳路由并协助终端节点进行通信，完成数据信息的转发，延长数据传输距离。两种节点硬件电路结构如图2所示。

图2 终端和路由节点硬件

路由节点没有传感器电路，由于实现功能不同，两种节点软件驱动也不同。传感器电路负责ZigBee数据采集并完成数据转换；片上系统CC2530负责对采集信息进行处理以及整个节点设备的任务管理(包括无线信号的收发处理以及ZigBee协议操作)；电路射频部分采用阻抗匹配电路与天线馈线组成，用一个巴伦优化处理，满足输入输出匹配电阻(50 欧)要求；液晶电路显示节点状态；Flash ROM负责存储数据信息；按键电路方便用户对节点设置，如收发数据时通过按键配置；LED电路指示网络连接状态。

2．2协调器节点

协调器节点硬件如图3所示。zigbee组网流程图节点负责整个网络初始化，确定ZigBee网络ID号和操作的物理信道，并统筹短地址分配，提供数据路由和安全管理服务。协调器节点与终端节点以及路由节点最大的区别在于：

(1)协调器节点通过SP3232电路与上位机通信，由于PC与单片机之间接口不一致，通过SP3232实现USB到串口转换；

(2)协调器节点负责与终端节点或者路由节点进行信息通信，不具有ZigBee采集采集功能。

图3 协调器节点硬件

3 ZigBee协议栈软件设计

系统设计ZigBee协议选择ZigBee-Pro，协议栈版本为ZSTACK-CC2530-2.3.O-1.4.0。zigbee组网流程图整个系统无线网络由事先被定义为协调器的主节点建立。

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